Los insecticidas se han utilizado durante siglos para contrarrestar los daños generalizados de las plagas en valiosos cultivos alimentarios. Con el tiempo, los escarabajos, polillas, moscas y otros insectos desarrollan mutaciones genéticas que hacen que los insecticidas químicos sean ineficaces.
La creciente resistencia de estos mutantes obliga a los agricultores y especialistas en control de vectores a aumentar el uso de compuestos venenosos en frecuencias y concentraciones cada vez mayores, lo que plantea riesgos para la salud humana y daños al medio ambiente, ya que la mayoría de los insecticidas matan tanto insectos ecológicamente importantes como plagas.
Para ayudar a contrarrestar estos problemas, los investigadores desarrollaron recientemente poderosas tecnologías que eliminan genéticamente genes variantes resistentes a los insecticidas y los reemplazan con genes que son susceptibles a los pesticidas. Estas tecnologías de impulso genético, basadas en la edición de genes CRISPR, tienen el potencial de proteger cultivos valiosos y reducir enormemente la cantidad de pesticidas químicos necesarios para eliminar las plagas.
Aún así, los sistemas de impulso genético han sido objeto de escrutinio por la preocupación de que una vez que se liberan en una población podrían propagarse continuamente sin control.
Los genetistas de la Universidad de California en San Diego han desarrollado una solución a esta preocupación. Publicación en la revista. Comunicaciones de la naturalezael académico postdoctoral de la Facultad de Ciencias Biológicas Ankush Auradkar y el profesor Ethan Bier lideraron la creación de un nuevo sistema genético que convierte las formas de genes de insectos mutados resistentes a los insecticidas a su forma natural y nativa. El novedoso sistema está diseñado para difundir la versión original «salvaje» del gen utilizando la herencia sesgada de variantes genéticas específicas conocidas como alelos y luego desaparecer, dejando sólo una población de insectos con la versión corregida del gen.
«Hemos desarrollado un enfoque biológico eficiente para revertir la resistencia a los insecticidas sin crear ninguna otra perturbación en el medio ambiente», dijo Bier, profesor del Departamento de Biología Celular y del Desarrollo, sobre el impulso alélico autoeliminado o «e-Drive». » «El e-Drive está programado para actuar de forma transitoria y luego desaparecer de la población».
Como se describe en el artículo, los investigadores crearon un novedoso «casete» genético, un pequeño grupo de elementos de ADN, y lo insertaron dentro de moscas de la fruta como una tecnología de prueba de concepto que podría aplicarse a otros insectos. Desarrollaron el e-Drive para atacar un gen conocido como canal de iones de sodio dependiente de voltajeyo, o vgscque es necesario para el correcto funcionamiento del sistema nervioso.
El casete e-Drive está diseñado para propagarse mediante la edición de genes CRISPR y presenta un ARN guía que se une a una proteína de ADN Cas9 y realiza un corte en el objetivo vgsc Sitio del gen resistente a insecticidas. Luego, el gen se cambia por una copia nativa del gen que es susceptible a los insecticidas.
Según el estudio, cuando los insectos que llevan el casete se introducen en una población objetivo, se aparean al azar y transmiten el casete e-Drive a su descendencia. Para mantener el control de la propagación del e-Drive, los investigadores impusieron un control de aptitud a quienes portaban el casete, ya sea por viabilidad o fertilidad limitadas. El casete se insertó en el cromosoma X y redujo el éxito de apareamiento de los machos, lo que resultó en una reducción de la descendencia. La frecuencia del casete en la población eventualmente disminuye a lo largo de cada generación hasta que desaparece por completo de la población.
En experimentos de laboratorio, toda la descendencia se convirtió a genes nativos en ocho a diez generaciones, lo que tomó alrededor de seis meses en las moscas.
«Debido a que los insectos que portan el casete genético se ven penalizados con un severo costo de aptitud física, el elemento se elimina rápidamente de la población y dura solo el tiempo necesario para convertir el 100 por ciento de las formas del gen objetivo resistentes a los insecticidas de nuevo en tipos salvajes. «, dijo Auradkar.
Los investigadores señalan que la naturaleza autoeliminada del e-Drive significa que puede introducirse y reintroducirse según sea necesario y a medida que se utilizan diferentes tipos de pesticidas. Los investigadores ahora están desarrollando un sistema e-Drive similar en mosquitos para ayudar a prevenir la propagación de la malaria.
Además de Auradkar y Bier, los coautores del Comunicaciones de la naturaleza El artículo incluyó a sus colaboradores cercanos Rodrigo Corder del Instituto de Ciencias Biomédicas de la Universidad de São Paulo; y John Marshall del Innovative Genomics Institute, quien realizó sofisticados modelos matemáticos que revelaron importantes características ocultas del sistema e-Drive, incluida su capacidad para seleccionar eficientemente una clase de individuos en los que el proceso de impulso no se produjo.
